DE2460218A1 - LINEAR DATA INPUT CONVERTER - Google Patents
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Description
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SIEMENS AKTIENG-ESSLLoCHAFiI! . München 2, den ' ~"SIEMENS AKTIENG-ESSLLoCHAFiI! . Munich 2, the '~ "
Berlin und München Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich Wittelsbacherplatz 2
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Linearer Dateneingabewandler für holographische Datenspeicher, bestehend aus einem Lasersender, aus einem Strahlteiler, der den Strahl des Lasersenders in einen Objektstrahl und einen Referenzstrahl aufspaltet, aus einem im Objektstrahlengang angeordneten akustooptischen Modulator, der den Objektstrahl im Modulator mit eingespeisten Informationen räumlich moduliert, und aus einer Hologrammplatte, auf die der Objektstrahl und der Referenzstrahl gelenkt wird»Linear data input converter for holographic data storage, consisting of a laser transmitter, a beam splitter, the the beam of the laser transmitter into an object beam and a Splits reference beam from one in the object beam path arranged acousto-optical modulator, which spatially modulates the object beam in the modulator with information fed in, and from a hologram plate onto which the object beam and the Reference beam is steered »
Lineare akustooptische Dateneingabewandler sind für den Zweck der schnellen Dateneingabe in Holographiespeichern aus einem in Proc. of the Electro-Optical Syst. Design Conf., New York, Sept. 18 - 20, 1973, S. 90 - 101 abgedruckten Aufsatz bekannt. Der dort genannte Piaζo-¥andler eines akustooptischen Modulators nimmt hierbei seriell die zu speichernde Information in Form eines impulsmodulierten Hochfrequenzsignals auf. Eine entsprechend modulierte hochfrequente Ultraschallwelle durchläuft den Modulator mit Schallgeschwindigkeit. Sobald die gesamte modulierte Schallwelle die Apertur des Modulators ausfüllt, wird dieser mit einem extrem kurzen Laserimpuls ausgeleuchtet, während dessen Dauer sich die Schallwelle praktisch nicht bewegt. Die räumlich modulierte erste optische Beugungsordnung wird durch eine Linse auf den zu beschreibenden Teil eines Speicherbandes fokussiert.Linear acousto-optic data input transducers are for the purpose the fast data entry in holographic memories from one in Proc. of the electro-optical system. Design Conf., New York, Sept. 18-20, 1973, pp. 90-101 known article. The Piaζo- ¥ andler of an acousto-optical modulator mentioned there records the information to be stored serially in the form of a pulse-modulated high-frequency signal. A correspondingly modulated high-frequency ultrasonic wave passes through the modulator at the speed of sound. As soon as the entire modulated sound wave fills the aperture of the modulator, if this is illuminated with an extremely short laser pulse, during which time the sound wave practically does not move. The spatially modulated first optical diffraction order is applied to the part to be described by a lens of a storage tape focused.
Dieser Datenwandler hat jedoch den Nachteil, daß zur Beleuchtung ein Nanosekunden-Trapulslaser erforderlich ist.However, this data converter has the disadvantage that for lighting a nanosecond trap pulse laser is required.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen schnellen linearen Dateneingabewandler anzugeben, der mit Dauerstrichlasern beleuchtet und mit geringen Steuerleistungen betrieben werden kann.The object of the invention is to provide a fast linear data input converter specify that can be illuminated with continuous wave lasers and operated with low control power.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Modulator aus einem ersten und einem zweiten akustooptischen Lichtablenker besteht, deren Schallwellen senkrecht zueinander lauf en; und daß die Signaleingänge beider Lichtablenker über eine Summierschaltung mit einer Kette unabhängig voneinander einschaltbarer oder analog modulierbarer Hochfrequenz-Oszillatoren verbunden sind.This object is achieved according to the invention in that the modulator consists of a first and a second acousto-optical light deflector, the sound waves of which run perpendicular to one another ; and that the signal inputs of both light deflectors are connected via a summing circuit to a chain of high-frequency oscillators which can be switched on independently of one another or can be analogously modulated.
Die beiden akustooptischen Lichtablenker werden mit dem gleichen Hochfrequenzsignal mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen angesteuert. Die beiden Schallmedien werden deshalb von Schall-The two acousto-optic light deflectors are using the same High frequency signal driven with several different frequencies. The two sound media are therefore
von Signalenof signals
wellen durchlaufen, die durch Addition-x-vieler Frequenzen erzeugt werden. Eine eingestrahlte Lichtwelle wird daher in eine "Vielzahl von Richtungen abgebeugt. Die Bewegung des akustischen Beugungsgitters bewirkt außerdem eine Verschiebung der Lichtfrequenzen der abgebei&en Lichtstrahlen um eben diese Ansteuerfrequenzen. Damit entstehen bei Ansteuerung eines akustooptischen Lichtablenkers mit η Oszillatoren η Lichtstrahlen mit η unterschiedlichen Lichtfrequenzen.waves generated by adding-x-many frequencies will. An irradiated light wave is therefore deflected in a "multitude of directions. The movement of the acoustic Diffraction grating also causes a shift in the light frequencies of the emitted light beams at precisely these control frequencies. This results in the activation of an acousto-optical Light deflector with η oscillators η light rays with η different Light frequencies.
Bei Ansteuerung des zweiten akustooptischen Lichtablenkers mit dem gleichen Signal werden die bereits abgebeugten η Lichtstrahlen in einer zu der ersten Richtung senkrecht stehenden zweiten Richtung abgebeugt« Es entsteht daher ein zweidimensionales Lichtpunkteraster, wobei alle Punkte verschiedene Lichtfrequenzen aufweisen.When controlling the second acousto-optical light deflector with the already diffracted η light rays in a direction perpendicular to the first direction become the same signal deflected in the second direction «This creates a two-dimensional one Light point grid, whereby all points have different light frequencies.
Mit dem Referenzstrahl interferenzfähig ist wegen der geringen Linienbreite der meistens verwendeten Gaslaser (Größenordnung 1 KHz) nur Licht mit der gleichen Frequenz wie der des Referenzstrahls, also Licht, welches bei Ansteuerung der Lichtablenker mit den Frequenzen f.- im ersten Lichtablenker in die positive erste BeugungsOrdnung und im zweiten Lichtablenker in die negative erste BeugungsOrdnung oder umgekehrt abgebeugt wird.With the reference beam is capable of interference because of the low Line width of the mostly used gas lasers (order of magnitude 1 KHz) only light with the same frequency as that of the reference beam, that is, light which, when the light deflector is controlled with the frequencies f.- in the first light deflector, enters the positive first diffraction order and in the second light deflector in the negative first diffraction order or vice versa will.
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Alle Lichtpunkte des zweldiroensionalen Rasters, die in der zur nullten Ordnung hin gerichteten Hauptdiagonalen liegen, erfüllen dlle angegebene Bedingung, d.h. Ihre Lichtfrequenzen sind gleich und stimmen überdies mit der Lichtfrequenz des Lasers überein: Die Doppelverschiebung der Lichtfrequenzen dieser Bunkte wurde durch den zweiten Lichtablenker -vollständig kompensiert.All points of light of the two-dimensional grid that are in the are the main diagonals directed towards the zero order, meet the specified condition, i.e. their light frequencies are the same and also agree with the light frequency of the laser: The double shift of the light frequencies the second light deflector made this point complete compensated.
Die Mchitstrahlrichtungen werden über die Hochfrequenz-Oszillatoren ein— oder ausgeschaltet. Auf der Hologrammplatte werden Biterferenizmuster aufgezeichnet, welche bei der Rekonstruktion eine schräg liegende lineare Punktkette ergeben, wobei in Abhängigkeit von den Ans teuer Signalen Leerstellen (Oszillator ausgeschaltet) und Lichtpunkte (Oszillator eingeschaltet) entstehen.The directions of the beam are generated by the high-frequency oscillators on or off. Bit reference patterns are recorded on the hologram plate, which are used during the reconstruction result in an inclined linear chain of points, with empty spaces depending on the expensive signals (oscillator switched off) and points of light (oscillator switched on) arise.
Durch Verwendung von zwei Liehtablenkern ist die Auflösung des Datenelngabewandlers wegen des größeren Abstandes der In der Diagonale des Lichtpunktrasters liegend en Lichtpunkte gegenüber einem Dateneingabewandler mit nur einem Lichtablenker um einen Faktor |? größer. Ein derartiger linearer Dateneingabewandller besitzt eine Datenrate zwischen 10 und 100 M blt/s. Die ZaML dier einschaltbaren Hochfrequenz-Oszillatoren kann bis über 200 betragen. Außerdem kann der Dateneingabewandler aus kommerziell erhältlichen akustooptischen Modulatoren aufgebaut werden.By using two deflectors, the resolution of the Data input converter because of the larger distance between the The diagonal of the light point grid lies around the light points opposite a data input converter with only one light deflector a factor |? greater. One such linear data input converter has a data rate between 10 and 100 M blt / s. The ZaML dier switchable high-frequency oscillators can be up to be over 200. In addition, the data input transducer can be constructed from commercially available acousto-optic modulators will.
Ein kompakter linearer Dateneingabewandler ergibt sich dann, wenn der erste und der zweite akust ο optische Lichtablenker zu einer einzigen Lichtablenkerzelle zusammengebaut ist. Hierzu sind! zwei elektrische Schallwandler auf zwei senkrecht zuelnandientstehenden Oberflächen des Schallmediuras angeordnet. DieSB erzeugen zwei sich kreuzende Schallwellen, Bei Ansteuerung der belien Schallwandler mit dem gleichen Hochfrequenzsignal wird' eine eingestrahlte Lichtwelle in die gleichen üichtungen abgebeugt wie durch zwei hintereinander angeordnete akustooptisch© Llchtablenker.A compact linear data input converter then results when the first and the second acoustic ο optical light deflector closed is assembled into a single light deflector cell. For this are! two electric transducers on two perpendicular to each other Surfaces of the sound mediuras arranged. The SB generate two crossing sound waves, when activated the belien sound transducer with the same high frequency signal an irradiated light wave in the same direction deflected as if by two acousto-optical © arranged one behind the other Light deflector.
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Als Lasersender können insbesondere kommerziell erhältliche leistungsstarke Gaslaser mit Linienbreiten in der Größenordnung von 1 KHz eingesetzt werden.Commercially available, powerful gas lasers with line widths of the order of magnitude can be used as laser transmitters of 1 KHz can be used.
Zur Ausblendung aller außer den in der Diagonale des Punkterasters liegenden Lichtstrahlen wird insbesondere im Strahlengang hinter den beiden Modulatoren eine Blende angeordnet.To hide all except those on the diagonal of the grid of points A diaphragm is arranged in particular in the beam path behind the two modulators.
Mit dem Dateneingabewandler kann prinzipiell sowohl analoge als auch digitale Information optisch dargestellt werden, da die Lichtstrahlrichtungen nicht nur unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet, sondern auch analog moduliert werden können, Er ist also auch zur holographischen Aufzeichnung von Analoginformationen geeignet.With the data input converter, both analog and digital information can in principle be represented optically, since the light beam directions can not only be switched on and off independently of one another, but can also be modulated analogously, It is also used for the holographic recording of analog information suitable.
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen in der Figurenbeschreibung erläutert. Details of the invention are explained using exemplary embodiments in the description of the figures.
Figur 1 zeit einen erfindungsgemäßen linearen akustooptischen Dateneingabewandler,Figure 1 shows a linear acousto-optical according to the invention Data input converter,
Figur 2 eine Schaltskizze zur elektronischen Ansteuerung des Datenwandlers,Figure 2 is a circuit diagram for the electronic control of the data converter,
Figur 3 eine kompakte Lichtablenkerzelle, Figur 4 ein Lichtpunktraster undFIG. 3 shows a compact light deflector cell, FIG. 4 shows a light point grid and
Figur 5 die Rekonstruktion eines Hologrammes.FIG. 5 the reconstruction of a hologram.
In der Figur 1 ist ein akustooptischer Dateneingabewandler mit einem Modulator dargestellt, welcher aus zwei hintereinander angeordneten akustooptischen Lichtablenkern besteht. Von einem Gaslaser 1 wird ein Lichtstrahl 2 ausgesandt und durch einen Strahlteiler 3 in einen Objektstrahl 4 und einen Referenzstrahl 5 aufgeteilt. Der Obgektstrahl 4 läuft in das Schallmedium eines akustooptischen Lichtablenkers 6, welcher über einen Schallwandler 7 gleichzeitig mit mehreren äquidistanten Oszillatorfrequenzen z.B. zwischen 50 und 90 MHz angesteuert wird.In the figure 1, an acousto-optical data input converter is shown with a modulator, which consists of two in a row arranged acousto-optic light deflectors. A light beam 2 is emitted by a gas laser 1 and through a beam splitter 3 into an object beam 4 and a Reference beam 5 split. The object beam 4 runs into the sound medium of an acousto-optical light deflector 6, which Via a sound transducer 7 at the same time with several equidistant ones Oscillator frequencies e.g. between 50 and 90 MHz is controlled.
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Durch die im Schallmeäium laufende Schallwelle wird der Objektstrahl 4 in mehrere Richtungen abgelenkt. Diese abgelenkten Lichtstrahlen werden in das Schallmedium eines zweiten akusto-optischen Lichtablenkers 8 mit einem Schallwandler 9 eingeführt. In diesem Schallmeäium läuft die Schallwelle senkrecht zu der Richtung der im ersten Schallmeäium laufenden. Schallwelle. Es erfolgen nun wieder Ablenkungen in mehreren Richtungen. Die aus dem zweiten akustooptischen Lichtablenker 8 austretenden Lichtstrahlen durchlaufen in Form eines Lichtpunktrasters gemäß Figur 4 eine Linse 10. Da durch die unterschiedlichen Ansteuerfrequenzen der akastooptischen Lichtablenker 6 und 8 die Lichtstrahlen unterschiedliche Lichtfrequenzen aufweisen, können nicht alle Lichtstrahlen nach ihrer Umlenkung durch den Spiegel 11 auf der Hologrammplatte 12 mit dem Referenzstrahl 5, der durch den Spiegel 13 zur Hologrammplatte 12 gelenkt wird, interferieren. Einzelheiten dazu werden an Hand der Figuren 4 und 5 erläutert.The object beam 4 is deflected in several directions by the sound wave running in the sound medium. This distracted Light beams are in the sound medium of a second acousto-optical light deflector 8 with a sound transducer 9 introduced. In this sound medium, the sound wave runs perpendicular to the direction of that in the first sound medium ongoing. Sound wave. There are now again distractions in several directions. The one from the second acousto-optic Light beams emerging from light deflectors 8 pass through a light point grid according to FIG. 4 Lens 10. Because of the different drive frequencies of the acasto-optical light deflectors 6 and 8, the light rays Not all of them can have different light frequencies Light rays after their deflection by the mirror 11 on the hologram plate 12 with the reference beam 5, which passes through the Mirror 13 is directed to the hologram plate 12, interfere. Details are explained with reference to FIGS. 4 and 5.
Wie eingangs erwähnt werden die beiden akustooptischen Lichtablenker 6 und 8 durch das gleiche Signal angesteuert.As mentioned at the beginning, the two acousto-optical light deflectors are used 6 and 8 driven by the same signal.
Die zugehörige elektronische Ansteuerschaltung zeigt'die Figur 2.The associated electronic control circuit shows'die Figure 2.
Hier ist eine Kette von η Oszillatoren mit den Frequenzen f*, f2, ... , fn dargestellt. Diese Oszillatoren 14 sind zusammen mit dem Schieberegister 15 mit η Schaltgattern 16 verbunden. Die Ausgangssignale der η Hochfrequenz-Oszillatoren 14 werden durch eine Summierschaltung 17 addiert und den Schallwandlern 7 und 9 zugeführt. Die Hochfrequenz-Oszillatoren 14 sind unabhängig voneinanäer modulierbar. Durch Ein- und Ausschalten bestimmter Oszillatoren können die zugehörigen Strahlen ein- und ausgeschaltet werden.A chain of η oscillators with frequencies f *, f 2 , ..., f n is shown here. These oscillators 14 are connected to η switching gates 16 together with the shift register 15. The output signals of the η high-frequency oscillators 14 are added by a summing circuit 17 and fed to the sound transducers 7 and 9. The high-frequency oscillators 14 can be modulated independently of one another. By switching certain oscillators on and off, the associated beams can be switched on and off.
Ein Ausgleich für dem im allgemeinen frequenzabhängigen Ablenkungswirkungsgrad, d.h. eine Vergleichraäßigung der HelligkeitA compensation for the generally frequency-dependent deflection efficiency, i.e. a comparison of the brightness
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aller erzeugten Richtungen kann durch geeignete Dimensionierung des Summierers 17 erreicht werden.of all generated directions can be achieved by suitable dimensioning of the summer 17.
Die Figur 3 zeigt einen Modulator, der anstelle der Lichtablenker 6 und 8 aus einer einzigen kompakten Ablenkerzelle "besteht. Diese enthält ein Schallmedium 18, auf dessen zwei zueinander senkrechi/stehenäen Oberflächen je ein piezo-elektrischer Schallwandler 19 angeordnet ist. Das Schallmedium 18 ist von einem Schallabsorber 20 umgeben. Die Schallwandler 19 werden von der in Figur 2 dargestellten Steuerelektronik 21 mit dem gleichen Ansteuersignal angesteuert. Ein auf das Schallmedium auftreffender Laserstrahl 22 wird derart abgebeugt, daß gleichzeitig ein zweidimensionales Raster von Laserstrahlrichtungen entsteht. Die kompakte akustooptische Zelle in Figur 3 kann demnach die beiden Lientablenker 6 und 8 ersetzen.FIG. 3 shows a modulator which, instead of the light deflectors 6 and 8, consists of a single, compact deflector cell ″. This contains a sound medium 18, on whose two mutually perpendicular surfaces each have a piezoelectric Sound transducer 19 is arranged. The sound medium 18 is surrounded by a sound absorber 20. The sound transducers 19 are of the control electronics 21 shown in Figure 2 with the controlled by the same control signal. A laser beam 22 impinging on the sound medium is deflected in such a way that at the same time a two-dimensional grid of laser beam directions arises. The compact acousto-optical cell in FIG. 3 can therefore replace the two line deflectors 6 and 8.
Anhand der Figuren 4 und 5 wird die Betriebsweise des linearen Dateneingabewandler beschrieben. Die Figur 4 zeigt ein mit den beiden akustooptischen Modulatoren 6 und 8 erzeugtes Lichtpunkteraster mit der zugehörigen Verschiebung der Lichtfrequenzen bei Ansteuerung durch eine Kette von 5 Hochfrequenz-Oszillatoren mit äquidistant abgestuften Frequenzen f^ bis f^. Durch die Bewegung des Ultraschallgitters weisen diese Strahlen jedoch eine Lichtfrequenz auf, die um die jeweilige Schallfrequenz f. verschoben ist und im allgemeinen daher nicht mehr mit dem Referenzstrahl interferierbar ist.The operation of the linear data input converter will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a light point grid generated with the two acousto-optical modulators 6 and 8 with the associated shift of the light frequencies when controlled by a chain of 5 high-frequency oscillators with equidistantly graduated frequencies f ^ to f ^. As a result of the movement of the ultrasonic grating, however, these beams have a light frequency which is shifted by the respective sound frequency f and can therefore generally no longer be interfered with the reference beam.
Es ergibt sich, daß die Frequenzverschiebung eines Lichtstrahls, der durch den ersten akustooptischen Lichtablenker in die positive erste Ordnung und durch den zweiten akustooptischen Lichtablenker in die negative erste Ordnung abgebeugt wird, vollkommen kompensiert ist und mit dem Referenzstrahl interferieren kann. Alle diese interferenzfähigen Lichtstrahlrichtungen liegen auf der zur nullten Ordnung gerichteten Diagönalreihe der Lichtpunkte. Alle außerhalb dieser Diagonalreihe liegenden LichtpunkteIt results that the frequency shift of a light beam through the first acousto-optical light deflector in the positive first order and is deflected into the negative first order by the second acousto-optic light deflector, completely is compensated and can interfere with the reference beam. All these light beam directions capable of interference lie on the diagonal row of the points of light directed to the zero order. All points of light lying outside this diagonal row
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können mit dem Referenzstrahl nicht interferieren. Nur mit den zuerst genannten Lichtpunkten ist eine Hologramraaufnahme möglich.cannot interfere with the reference beam. Only with A hologram recording is possible for the light points mentioned first.
Die Figur 5 zeigt eine Rekonstruktion eines mit dem Raster nach Figur 4 aufgenommenen Hologramms. Der Oszillator mit der Frequenz f, war ausgeschaltet.FIG. 5 shows a reconstruction of a hologram recorded with the grid according to FIG. The oscillator with the frequency f was switched off.
Trotz der Entstehung eines zweidimensionalen Lichtpunktrasters erhält man also einen linearen Dateneingahewandler für einen holographischen Speicher.Despite the creation of a two-dimensional light point grid So you get a linear data input converter for you holographic memory.
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- 1975-12-16 FR FR7538460A patent/FR2295528A1/en active Granted
- 1975-12-18 GB GB5176775A patent/GB1464519A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Also Published As
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
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